Etude de l'iridescence d'une bactérie marine, Cellulophaga lytica : caractérisation physico-optique, microbiologique et écologique

par Betty Kientz

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Eric Rosenfeld.

Soutenue le 21-11-2012

à La Rochelle , dans le cadre de Sciences pour l'environnement Gay Lussac , en partenariat avec LIttoral ENvironnement et Sociétés [La Rochelle] (laboratoire) .

Le président du jury était Marianne Graber.

Le jury était composé de Serge Berthier, Peter Vukusic.

Les rapporteurs étaient Yvan Martin, Gurvan Michel.


  • Résumé

    Lors de la prospection de bactéries d’intérêt dans le milieu marin, nous avons isolé des colonies aux couleurs brillantes sous illumination directe, ressemblant à l’iridescence de certains papillons. L’iridescence est une couleur physique induite par des structures nanoscopiques périodiques. Ce phénomène est peu détaillé chez les procaryotes. Dans cette thèse nous avons souhaité caractériser le phénomène par des analyses physico-optiques,microbiologiques et écologiques. La souche fut identifiée comme appartenant à l’espèce Cellulophaga lytica.Les premières étapes ont permis d’illustrer le phénomène et de prouver une coloration structurale des colonies par microspectrophotométrie. Une comparaison de diverses souches a démontré l’iridescence singulière de C. lytica,dénommée iridescence « glitter-like ». Nous avons ainsi proposé la première classification des iridescences bactériennes. Certaines souches du même phylum Bacteroidetes exprimaient le phénomène. Un lien entre cette iridescence et la motilité « gliding » fut mis en évidence. De façon intéressante, l’iridescence était conservée en conditions mimant le biotope C. lytica. De plus, diverses souches marines iridescentes ont pu être ré-isolées. Elles étaient particulièrement abondantes sur les macro algues (rouges, brunes), mollusques, cnidaires et dans l’eau de mer. Nous supposons alors que ce phénomène pourrait avoir des rôles bio-écologiques. Grâce à la microscopie électronique à transmission et une modélisation, nous avons pour la première fois élucidé des structures reponsables d’une iridescence bactérienne : une organisation populationnelle de cellules alignées équidistantes.Les bases fondamentales et méthodologiques de l’iridescence bactérienne sont données dans cette thèse. Les applications correspondraient aux domaines des nanotechnologies et de la biomimétique.

  • Titre traduit

    Iridescence of a marine bacterium, Cellulophaga lytica : physical, microbiological and ecological characterizations


  • Résumé

    During collections in the marine environment, colony with bright coloration under direct illumination was isolated. Colors were similar to butterly iridescence. Iridescence is a property of structural color where periodic nanoscopic structures are responsible of intense coloration. Bacterial iridescence is poorly described in the literature. In this work, we aimed to characterize the phenomenon by physico-optical, microbiological and ecological analysis. The marine bacterium was identified as Cellulophaga lytica.In the first experiment we illustrated and proved the physical color by micro spectrophotometry. Comparison with diverse bacteria permitted to demonstrate the uniqueness of C. lytica iridescence, named “glitter-like”. We proposed the first classification of iridescences within the prokaryotes. Others Bacteroidetes strains showed “glitterlike”iridescence effects. A link between iridescence and gliding motility was additionally identified. A biotic factors demonstrated conservation of the phenomenon under conditions that mimic C. lytica stressing biotope. Moreover,other iridescent marine strains were isolated. They were particularly associated to macroalgae (red, brown),mollusks, cnidarians and seawater. Biological and ecological functions of iridescence are then supposed. By using transmission electron microscopy and modeling, structures responsible for iridescence in the colony were first identified: alligned and equidistant cells at a population level.Bacterial iridescence’s fundamental and technical skills are described in this thesis. Applications could lead to biomimetic and nanotechnology of iridescent structures.


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